動態停缸自控系統的製作方法
2023-12-09 12:26:16
動態停缸自控系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及汽車控制器領域，公開了一種具有明顯節能減排效果的動態停缸自控系統。本發明所述的動態停缸自控系統，包括微控制器、CPLD邏輯控制模塊、車輛工況檢測模塊、傳感器模塊、行車電腦噴油信號調理模塊、噴油嘴驅動模塊和電源模塊；所述微控制器分別與所述CPLD邏輯控制模塊、車輛工況檢測模塊、傳感器模塊、行車電腦噴油信號調理模塊、噴油嘴驅動模塊和電源模塊電相連；所述傳感器模塊包括寬帶氧傳感器單元和窄帶氧傳感器信號模擬單元。本發明所述的動態停缸自控系統，能夠根據汽車具體工況所需動力自動地修正發動機的停缸比例，實現動態變排量，從而達到了節能減排的目的。
【專利說明】動態停缸自控系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車控制器領域，尤其涉及一種具有明顯節能減排效果的動態停缸自控系統。
【背景技術】
[0002]隨著科技的發展，時代的進步，對於作為交通工具的汽車也逐步走進了千家萬戶，大大的給用戶的生活提供了便利。但是，隨著汽車日益的普及，汽車的使用帶來了空氣的汙染以及大量CO2的排放造成的溫室效應問題，則節能減排的舉措被政府和汽車製造業放在了重要的位置。對於汽車來說，節能減排的關鍵在於內燃機電子減排控制器，它是一種內燃機的電子控制裝置，主要以單片機作為微控制器的電子控制線路構成，用來實現對受控內燃機的動態封缸控制與可變排量控制。對於同樣的負載，內燃機的等效排量被減小後，能夠獲得較高的燃油轉換效率和較低的燃油消耗率，從而獲得節能減排的效果。但是該電子減排控制器不能根據汽車運行的工況自動控制工作排量，必須由用戶手動調控，此過程中，輕則造成發動機的抖動，影響車輛的操控性和乘坐的舒適度，重則若控制板失效，導致發動機致熄火，制動系統和轉向系統的工作都受到影響，最終影響到車輛行駛過程中的安全性。
【發明內容】
[0003]本發明實施例的目的是:提供一種動態停缸自控系統，能夠根據汽車具體工況所需動力自動地修正發動機的停缸比例，實現動態變排量，從而達到了節能減排的目的。
[0004]本發明實施例提供的一種動態停缸自控系統，包括微控制器、CPLD邏輯控制模塊、車輛工況檢測模塊、傳感器模塊、行車電腦噴油信號調理模塊、噴油嘴驅動模塊和電源模塊；所述微控制器分別與所述CPLD邏輯控制模塊、車輛工況檢測模塊、傳感器模塊、行車電腦噴油信號調理模塊、噴油嘴驅動模塊和電源模塊電相連；所述傳感器模塊包括寬帶氧傳感器單元和窄帶氧傳感器信號模擬單元。
[0005]可選的，所述行車電腦噴油信號調理模塊包括2路噴油信號調理單元；所述噴油嘴驅動模塊包括2路噴油嘴驅動單元。
[0006]可選的，所述行車電腦噴油信號調理模塊包括4路噴油信號調理單元；所述噴油嘴驅動模塊包括4路噴油嘴驅動單元。
[0007]可選的，所述微控制器採用飛思卡爾的汽車級控制器MC9S08系列。
[0008]可選的，所述CPLD邏輯控制模塊採用賽靈思的CPLD器件XC9536。
[0009]可選的，所述寬帶氧傳感器單元採用德國BOSCH公司的CJ125的接口晶片。
[0010]可選的，還包括測試與顯示模塊，用於出廠測試或者安裝調試時使用。
[0011]可選的，所述傳感器模塊還包括裡程傳感器信號調理單元、冷卻液溫度傳感器信號調理單元、節氣門傳感器信號調理單元。
[0012]由上可見，應用本發明實施例的技術方案，將整個停缸控制系統採用全自動化，無需用戶的調控，即通過作為控制中心的微控制器接收信號，然後發出相應的指令至對應的模塊，則對應的模塊做出相應的動作，完成停缸比例的動態選取和可變排量的調整過程，使得車輛始終處於最佳停缸狀態以及最佳的排量，最終也就達到了節能減排的目的。
[0013]對於可變排量的調整，即停缸比例的調整，主要取決於所述微控制器和CPLD邏輯控制模塊。首先，所述微控制器將各傳感器輸出的信號輸入到車輛工況檢測模塊，計算出車輛處於何種工況，即處於熄火、怠速、低速、加速、減速、勻速或者高速狀態中的一種，從而根據各工況所需的動力情況，所述微控制器輸出停缸比例控制信號至所述CPLD邏輯控制模塊，所述CPLD邏輯控制模塊立即按照指定的停缸比例工作，此停缸比例即為最佳停缸比例。
[0014]車輛的行車電腦通過設在發動機排氣管上的氧傳感器來感知發動機的空燃比，並通過改變噴油信號脈衝寬度來調控噴油量以達到修正空燃比的目的，停缸時某一氣缸終止噴油，氣缸只吸入空氣，這必然導致尾氣中含氧量的增加，所述行車電腦如若感知到這一變化必然以為空燃比過高，勢必會通過增加噴油脈衝寬度的方式增加燃油的噴射量來試圖改善空燃比，使之接近理想值。停缸後如不阻止所述行車電腦這一舉動，必然導致未停氣缸燃油噴射過多，燃燒不充分，尾氣排放惡化，達不到節能減排的效果。
[0015]寬帶氧傳感器單元設置的目的在於:當停缸後，使得所述行車電腦仍能按照停缸前的空燃比進行噴油，保證其他未停的氣缸仍然按照原來理想的空燃比工作。為了實現這一目的，本發明使用寬帶氧傳感器替代被改裝車輛發動機的窄帶氧傳感器，將微控制器模擬的窄帶氧傳感器信號傳輸給所述行車電腦。
[0016]所述寬帶氧傳感器需要加熱到高溫才能正常工作，因此所述微處理器不斷採集所述晶片CJ125輸出的反映加熱溫度的信號，並依此修正加熱PWM信號的佔空比，從而使得所述寬帶傳感器的溫度處於正常的工作溫度。當所述寬帶氧傳感器加熱完成後，所述微控制器又通過採集所述晶片CJ125輸出的含氧量信號，換算後得到發動機的空燃比，再結合當前的停缸比例輸出窄帶氧傳感器信號，所述信號取代被改裝車輛窄帶氧傳感器信號輸送至行車電腦，所述行車電腦將按照模擬的氧傳感器提供的信息控制氣缸的空燃比，實現閉環控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明的不當限定，在附圖中:
圖1為本發明實施例所述的動態停缸自控系統的原理框圖；
圖2為本發明實施例所述的動態停缸自控系統的中CPLD邏輯控制模塊與行車電腦噴油信號調理模塊、噴油嘴驅動模塊的電路原理圖；
圖3為本發明實施例所述的動態停缸自控系統的中微控制器與傳感器的電路原理圖；圖4為本發明實施例所述的動態停缸自控系統的傳感器模塊中寬帶氧傳感器單元、窄帶傳感器單元以及接口晶片CJ125的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。[0019]實施例:
如圖1所示，本發明所述動態停缸自控系統，包括微控制器1、CPLD邏輯控制模塊2、車輛工況檢測模塊3、傳感器模塊4、行車電腦噴油信號調理模塊5、噴油嘴驅動模塊6和電源模塊7，其中，所述微控制器I作為整個動態停缸自控系統的核心控制模塊，分別與所述CPLD邏輯控制模塊2、車輛工況檢測模塊3、傳感器模塊4、行車電腦噴油信號調理模塊5、噴油嘴驅動模塊6和電源模塊7電相連。所述傳感器模塊包括寬帶氧傳感器單元41、窄帶氧傳感器信號模擬單元42、裡程傳感器信號調理單元43、冷卻液溫度傳感器信號調理單元44和節氣門傳感器信號調理單元45。其中，是微控制器採用的是飛思卡爾的汽車級控制器MC9S08系列，工作頻率設為18MHz，；所述CPLD邏輯控制模塊採用的是賽靈思的CPLD器件XC9536，此處的XC9536可以更換為其他廠家具有同樣功能的CPLD器件；所述寬帶氧傳感器單元採用的是德國博世BOSCH公司的CJ125接口晶片，只需要少量電阻、電容器件配合就可以實現和該公司LSU4.2型的寬帶氧傳感器的對接工作。
[0020]以上是對本發明所述的動態停缸自控系統的結構說明，下面結合圖2、圖3和圖4具體說明工作原理和過程如下。
[0021]首先需要明確一點，所述行車電腦噴油信號調理模塊5發出的噴油信號傳輸至所述CPLD邏輯控制模塊2，所述CPLD邏輯控制模塊2對所述噴油信號計數。當發動機點火前，所述CPLD邏輯控制模塊2的計數值為零，並且當所述CPLD邏輯控制模塊2輸出低電平的有效復位信號後，所述微控制器I處於復位狀態，不發出任何指令。當發動機點火之後，所述CPLD邏輯控制模塊2的計數開始，並且復位信號由低變高，則所述微控制器I相應開始工作，對所述寬帶氧傳感器單元41的接口晶片CJ125的初始化進行配置，使其輸出200Hz左右的脈衝寬帶調製PWM信號，該信號經過功率場效應管MT3055驅動後輸送至所述寬帶氧傳感器，並且使所述寬帶氧傳感器加熱；同時，所述微控制器I不斷採集所述晶片CJ125輸出的加熱溫度的信號，並依此修正加熱PWM信號的佔空比，從而使得所述寬帶傳感器的溫度處於正常的工作溫度。當所述寬帶氧傳感器加熱完成後，所述微控制器I又採集所述晶片CJ125輸出的含氧量信號，換算後得到發動機的空燃比，再結合當前的停缸比例(發動機溫度達標前停缸比例為O)輸出窄帶氧傳感器模擬信號，所述信號替代被改裝車輛的窄帶氧傳感器信號輸送至行車電腦，所述行車電腦將按照模擬的氧傳感器信號提供的信息控制氣缸的空燃比，實現閉環控制。
[0022]在進行上述操作的同時，所述微控制器I按照預設時長，每隔200ms使用所述車輛工況檢測模塊3計算出車輛的工作狀態，該工作狀態是通過所述以車速信號、油門踏板或者節氣門開度信號、噴油脈衝信號、發動機溫度信號作為輸入經過計算後得到的，所述即判斷出車輛是處於熄火、怠速、低速、加速、減速、勻速還是高速的狀態。其中車速信號通過所述裡程傳感器單元43完成反饋；油門踏板或則節氣門開度信號通過所述節氣門傳感器單元25完成反饋；所述噴油脈衝信號通過所述行車電腦噴油信號調理模塊5完成反饋；所述發動機溫度信號通過所述冷卻液溫度傳感器44單元完成反饋。因此根據車輛的不同工況，以節油率最大化的原則輸出停缸控制檔位到所述CPLD邏輯控制模塊2，所述CPLD邏輯控制模塊2接收到相應的指令後，發出對應的停缸比例信號至發動機，則發動機按此停缸比例工作。同時根據所述停缸的比例修正所述窄帶氧傳感器的模擬信號，最終實現燃油閉環控制。此過程中，當所述停缸比例信號為O時，不進行停缸控制，所述噴油嘴驅動模塊6輸出的噴油驅動信號和行車電腦噴油信號調理模塊5的輸入信號一致；當停缸比例不為O時，當所述CPLD邏輯控制模塊2的噴油脈衝信號計數溢出時，下一個噴油脈衝信號被所述CPLD邏輯控制模塊2屏蔽，即沒有驅動信號發送至所述噴油嘴驅動模塊6，使得噴油嘴停止噴油一次。
[0023]其中，所述CPLD邏輯控制模塊2在接收所述微控制器I指令後，可以用以調控的停缸比例有0%、8.3%、12.5%、16.7%,20.8%、25%六種。基於現有車輛在行駛過程中由於手動停缸的調控容易造成行車安全隱患的問題，本發明在進行停缸的自動調控中，只控制了發動機的一半氣缸，即當所述發送機的氣缸數量為4個，則只有兩缸受控，目的在於，當所述動態停缸自控系統出現問題失效時，發動機還有兩缸可以正常工作，對汽車的安全性能基本上沒有影響，當駕駛員發現此故障後，也有足夠的時間將車輛駕駛至安全區。通常情況下，對於4缸的車輛來說，將第一缸和第四缸接入所述動態停缸自控系統的受控範圍內。本發明所述的動態停缸自控系統，可以同時處理4路噴油信號，即可以對4缸進行控制，所以，本發明所述的動態停缸自控系統 ，適用於有4-8個氣缸的車輛。
[0024]對於上述技術方案的改進，所述動態停缸自控系統，還包括測試與顯示模塊，用於出廠測試或者安裝調試時使用，可以將測試或者安裝調試時的各項參數顯示出來，使得工作人員更加清楚明了車輛的性能。
[0025]以上對本發明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用於幫助理解本發明實施例的原理；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明實施例，在【具體實施方式】以及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種動態停缸自控系統，其特徵在於: 包括微控制器、CPLD邏輯控制模塊、車輛工況檢測模塊、傳感器模塊、行車電腦噴油信號調理模塊、噴油嘴驅動模塊和電源模塊； 所述微控制器分別與所述CPLD邏輯控制模塊、車輛工況檢測模塊、傳感器模塊、行車電腦噴油信號調理模塊、噴油嘴驅動模塊和電源模塊電相連； 所述傳感器模塊包括寬帶氧傳感器單元和窄帶氧傳感器信號模擬單元。
2.根據權利要求1所述的動態停缸自控系統，其特徵在於: 所述行車電腦噴油信號調理模塊包括2路噴油信號調理單元； 所述噴油嘴驅動模塊包括2路噴油嘴驅動單元。
3.根據權利要求1所述的動態停缸自控系統，其特徵在於: 所述行車電腦噴油信號調理模塊包括4路噴油信號調理單元； 所述噴油嘴驅動模塊包括4路噴油嘴驅動單元。
4.根據權利要求1所述的動態停缸自控系統，其特徵在於: 所述微控制器採用飛思卡爾的汽車級控制器MC9S08系列。
5.根據權利要求1所述的動態停缸自控系統，其特徵在於: 所述CPLD邏輯控制模塊採用賽靈思的CPLD器件XC9536。
6.根據權利要求1所述的動態停缸自控系統，其特徵在於: 所述寬帶氧傳感器單元採用德國BOSCH公司的CJ125的接口晶片。
7.根據權利要求1所述的動態停缸自控系統，其特徵在於: 還包括測試與顯示模塊，用於出廠測試或者安裝調試時使用。
8.根據權利要求1所述的動態停缸自控系統，其特徵在於: 所述傳感器模塊還包括裡程傳感器信號調理單元、冷卻液溫度傳感器信號調理單元和節氣門傳感器信號調理單元。
【文檔編號】F02D17/02GK103452681SQ201210182818
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年6月5日 優先權日:2012年6月5日
【發明者】尹邦坤, 石漢青, 趙守仁, 陳方倫, 曹磊 申請人:江蘇超惟科技發展有限公司